GENETIKAEndang TR

BAHAN GENETIK

Kromosom tersusun atas nukleoproteinNukleoprotein persenyawaan antara

asam nukleat dan proteinAsam nukleat mrpk asam organik

yg banyak tdpt dlm inti selAsam nukleat membawa ket genetikAs nukleat dibedakan atas : 1. DNA/ADN 2. RNA

DNA

DNA (deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiribosa nukleat (ADN)

merupakan tempat penyimpanan informasi genetik.

Persenyawaan kimia yg paling penting pd MH yg membawa ket genetik dr sel (khususnya) atau MH secara keseluruhan dr 1 generasi ke generasi berikutnya

Gambar DNA

Sejarah DNA

Th 1869 mol DNA diisolasi dr sel spermatozoa dan nukleus SDM burung

Th 1880 Fischer menemukan zat purin dan pirimidin dlm as nukleat

- purin t.a. Adenin dan guanin - pirimidin t.a. Sitosin dan timin• DNA terdiri dr bag yg sama dr basa purin

dan pirimidin• Ditemukan gula deoksiribosa dlm as nukleat• DNA mpyi hub lgsg dg keturunan• Mol DNA tdk berbentuk sbg sebuah grs

lurus melainkan berpilin spt spiral

Lanjutan.......

Pada tahun 1953, Frances Crick dan James Watson menemukan model molekul DNA sebagai suatu struktur heliks beruntai ganda, atau yang lebih dikenal dengan “Double helix” Watson-Crick

DNA tdpt pd semua MH kecuali bbrp virusSebagian besar ada dlm nukleus t.u dlm

kromosomMol DNA jg ditemukan dlm mitokondria,

plastida dan sentriol

Kandungan DNA dlm nukleus

Banyaknya DNA biasanya diukur dg pikogram (microunit dr berat)

Banyaknya DNA konstan dr sel ke sel dan dr spesies ke spesies

ex. Ayam memiliki DNA (dr sel diploid) : 2,5 pg DNA spermatozoa hanya ada 1,25 pg- Banyaknya DNA jg berhub erat dg sifat

ploidi/ jml kromosom sel tsb.

Morfologi DNA

DNA mpyi btk sbg benang lurus dan tak bercabang (dr sel2 dg nukleus sejati)

Sel2 tanpa nukleus sejati, mitokondria dan plastida, DNA berbtk lingkaran

Ukuran mol DNA berbeda-beda tgt spesiesnya.

ex. Mol DNA tunggal pd sel bakteri berukuran 1,4 mm

Susunan kimiawi DNA

DNA merupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang berulang-ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA heliks ganda dan berpilin ke kanan.

Setiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu :- Gula 5 karbon (2-deoksiribosa)- basa nitrogen yang terdiri

> golongan purin yaitu * adenin (Adenin = A) dan guanin (guanini =

G), > golongan pirimidin, yaitu * sitosin (cytosine = C) ; timin (thymine = T)

- gugus phosphat

Lanjutan.....

Pirimidin dan purin mbtk rangkaian kimiawi dg deoksiribosa/gula

Atom C dr gula berhub dg atom N dr basa purin dan pirimidin mbtk nukleosida/ deoksiribonukleosida (sbg prekursor elementer utk sintesa DNA)

Nukleosida hrs bergabung dg gugus phosphat utk mbtk suatu nukleotida/deoksiribonukleotida

Lanjutan.....

Tabel. Basa

nitrogenDeoksiribo-nukleosida

Deoksiribo-nukleotida

Singkatan dr nukleotida

Adenin (A)

Guanin (G)

Sitosin (S)

Timin (T)

Deoksiadenosin

Deoksiguanosin

Deoksisitidin

Timidin

As.Deoksiadenilin(Deoksiadenosin monophosphat)

As. Deoksiguanilin (Deoksiguanosin monophosphat)

As.deoksisitidilin(Deoksisitidin monophosphat)

As. Timidilin(Timidin monophosphat)

dAMP

dGMP

dSMP

TMP

Lanjutan....

Nukleotida dpt mpyi 2/3 gugus phosphatATP mrpk prekursor lgsg utk sintesa DNATriphosphat dr 4 deoksiribonukleotida mrpk

persenyawaan yg kaya energi.Gugus phosphat yg terikat pd 5`-C dr gula

berhub dg 3`-C dr gula milik nukleotida berikutnya, shg tdpt seri panjang rangkaian 5` - 3`.

contoh : 5`GSAAATTSTGGAASS 3`

Perbandingan basa nitrogen dlm DNA

DNA dr nukleus timus anak sapi t.d. 4 basa dg perbandingan :

- A = 28% - G = 24% - S = 20% - T = 28%Hukum ekivalen Chargaff, menyatakan : a. Σ purin adl sama dg Σ pirimidin (A+G = T+S) b. Banyaknya adenin = Timin (A=T) guanin = sitosin (G=S) hukum ini berlaku universal. - pd organisme tk tinggi AT>GS - pd organisme tk rendah AT<GS

Lanjutan......

Kesimpulan Watson n Crick tentang model molekul DNA (Th 1953):

1. deretan polinukleotida DNA mpyi btk sbg spiral yg teratur

2. spiral itu mpyi diameter kira2 20Å , dan lebar spiral tetap

3. spiral itu membuat 1 putaran lengkap setiap 34 Å dan krn jarak internukleotida 3,4 Å, mk tiap putaran lengkap ada 10 nukeotida

4. krn mol DNA sangat padat, mk spiral DNA itu tentu duplex (td 2 buah spiral) yg mengandung 2 deretan polinukleotida

Lanjutan.....

Model struktur DNA menurut Watson & Crick : - mol DNA berbtk sbg spiral yg saling berpilin

(double helix) * bag luar mrpk deretan gula-fosfat (yg mbtk

tl punggung dr double helix) * bag dalam basa purin & pirimidin - 2 polinukleotida yg berhadapan dihubungkan

oleh atom hidrogen * A berpasangan dg T yg dihub ol 2 atom H * G dg S yg dihub ol 3 atom H

Lanjutan.......

- Shg 2 deretan polinukleotida itu komplementer 1 dg lainnya

artinya urutan nukleotida dalam 1 deret mendikte urutan nukleotida dr deret pasangannya

Denaturasi & Renaturasi DNA

Jk suatu lar yg mengandung DNA dipanaskan/dibubuhi alkali yg kuat, mk hub H jd labil dan putus, 2 pita spiral dr mol DNA membuka

denaturasi• Jk lar tsb kmd didinginkan

kembali/dinetralisir secara perlahan2, mk terbentuklah pasangan2 basa itu kembali

renaturasi

Replikasi DNA

DNA memiliki 2 fungsi : - fungsi heterokatalitis, krn DNA lsg dpt

mensintesa mol kimiawi lainnya ( sintesa RNA, protein dll)

- fungsi autokatalitis, krn DNA dpt mensintesa dirinya sendiri.

• Model double helix dr mol DNA dpt menerangkan fungsi autokatalitis dr DNA, yaitu mensintesa dirinya sendiri

* urutan basa dlm 1 deretan menentukan urutan basa pd deretan komplementernya.

Lanjutan.....

* Tiap pita dr double helix dpt berlaku sbg pencetak pd sintesa pita yg lain.

• Replikasi DNA dimulai dg putusnya ikatan H yg kmdn diikuti oleh berputarnya dan memisahnya kedua pita polinukleotida.

• Pita tunggal ini lalu mbtk pita komplementernya yg baru.

• Proses ini dipengaruhi oleh enzim DNA-polimerase

• Stlh replikasi DNA selesai terbentuklah 2 pasang double helix.

Lanjutan.....

Ada 3 kemungkinan cara replikasi mol DNA :1. Semikonservatif - 2 pita spiral dr double helix memisahkan

diri - tiap pita tunggal dr double helix parental

berlaku sbg pencetak (model) utk membentuk pita pasangan yg baru

2. Konservatif - double helix parental tetap utuh, tetapi

keseluruhannya dpt mencetak double helix yg baru

Lanjutan......

3. Dispersif - kedua pita dr double helix parental

terputus - segmen2 DNA parental dan segmen2

DNA yg dibentuk baru saling bersambungan dan menghasilkan 2 double helix yg baru.

ARN/RNA

Selain DNA, dlm sel ada juga RNATtpi ada bbrp virus yg hanya memiliki RNA sajaShg RNA-lah yg mrpk mol genetik

keseluruhannya & membawa segala pertanggungjawaban spt yg dimiliki DNA

RNA ini disebut RNA genetikRNA tdpt pd : - bbrp virus tumbuhan, ex. TMV - virus pd hewan : virus influenza, PMK,

poliomyelitis dll.• RNA adl suatu polimer as nukleotida dr 4

ribonukleotida

Lanjutan....

Tiap ribonukleotida td : - gula pentosa (D-ribosa) - mol gugusan phosphate - basa nitrogen• Basa timin (T) tdk ada pd RNA, diganti basa

urasil (U)

Beda DNA dg RNA

Jenis pembeda DNA RNA1. Ukuran dan bentuk

2. Susunan kimia

3. Lokasi

4. fungsinya

-Mol lebih panjang- btk double helix

- gula penyusun adl deoksiribosa-Basa : Timin

-Umumnya tdpt dlm kromosom

- memberi informasi/ket genetik

-Mol pendek- btk pita tunggal

- ribosa

- basa : urasil (U)

- tgt dr macamnya :1) ARNd

(duta)/mRNA(messenger)

tdpt dlm nukleus2)ARNp/tRNA tdpt dlm sitoplasma3) ARNr/rRNA, tdpt dlm ribosom

Lanjutan..............

ARNd menerima informasi genetik/ket genetik dr DNA (transkripsi)

ARNp mengikat as amino yg tdpt dlm sitoplasma (translasi)

ARNr mensintesa protein dg menggunakan bahan as amino, hasil akhir adl polipeptida

Kode genetik dan sintesa protein

DNA tdpt dlm kromosom, nukleusSintesa protein berlangsung di

ribosom dan sitoplasmaProtein dibuat dr suatu seri as aminoGab dr 2 as amino disebut dipeptidaGab dr banyak a.a disebut polipeptidaHanya ada 20 macam a.a. Tp

kemungkinan terbentuknya varietas protein tdk terbatas.

Lanjutan............

Bagaimana sesungguhnya informasi genetik itu tdpt didlm mol DNA ?

Sebuah pita mol DNA td dr 3 persenyawaan kimia

Informasi genetik tgt dr urutan basa nitrogen yg menyusun segmen mol DNA itu

Urutan basa nitrogen dr suatu segmen mol DNA identik dg urutan linear dr as amino didlm mol protein

4 basa DNA dpt dianggap sbg alphabet dlm mol DNA

Lanjutan...........

Informasi genetik yg tdpt didlm mol DNA berupa bahasa istimewa yg berbtk kata2 kode dg menggunakan 4 alfabet tsb

Kode genetik adl suatu cara utk menetapkan jml serta urutan nukleotida yg berperan dlm menentukan posisi yg tepat dr tiap a.a. dlm rantai peptida yg bertambah panjang

Lanjutan......

Setiap pesan genetik yg dinyatakan dlm btk kode dinamakan kriptogram

1 kelompok nukleotida yg memperinci suatu a.a disebut kodon

Kode genetik yg paling sederhana ialah kode singlet, dimana 1 nukleotida memberi kode utk 1 as amino.

Krn jml as amino ada 20, baru 4 macam a.a yg dpt diberi kode

Lanjutan…

Kode duplet, kode yg terdiri dr 2 hurufIni br dapat memperinci 16 macam a.a.Kode triplet ( kode yg terdiri dr 3 huruf),

shg ada 64 kodon dan dpt memperinci 64 a.a

Dr eksperimen disimpulkan bahwa kode genetik hrslah triplet

Sifat kode triplet

Kode genetik dpt memiliki banyak sinonim, shg hampir semua a.a dinyatakan lebih dr sebuah kodon. Ex : arginin, serin , keusin

Tdk ada tumpang tindih shg 64 kodon berbeda2 nukleotidanyaKode genetik dpt mpyi 2 arti, yaitu kodon

yg sama dpt memperinci > dr 1 a.a.Kode genetik tdk mpyi tandautk

menarikperhatian, artinya tiada sebuah kodon pun yg dpt diberi tambahan tanda bacaan

Lanjutan…

Kodon AUG disebut jg kodon permulaan, krn kodon ini memulai sintesa rantai polipeptida

Bbrp kodon dinamakan kodon non- sens (tdk berarti) krn kodon2 ini tdk mrpk kode utk salah satu a.amis : UAA, UAG dan UGA

Kode genetik itu ternyata universal, krn kode yg sama berlaku utk semua macam MH